金属卤化物灯

技术领域

依照权利要求1的前序，本发明以金属卤化物灯为基础。这些 特别是关于中性白发光的具有陶瓷放电容器的高压放电灯。

背景技术

US 6,218,789已经公开了一种金属卤化物灯。在该文献中，Yb 的卤化物被用来生成分子辐射。放电容器由石英玻璃组成。

DE 198 57 585已经公开了一种无水银金属卤化物灯，这种灯 使用碘化镁作为陶瓷放电容器中的填充物。

发明内容

本发明的目的是减少具有凸起几何体放电容器的、尤其是具有 用于中性白发光的填充物的金属卤化物灯内的散。

这个目的通过权利要求1所述的特征来达到。尤其是，在从属 权利要求书中给出了有利的配置。

金属卤化物灯的散在很长时间内曾经是试图改进质量的焦 点。这个问题本身似乎已经得以解决，因为用于圆柱几何体放电容 器的相应填充合成物是已知的。在这种情形中，表面面积的某些比 率也必须被考虑到。

然而，令人吃惊的是，已经显现出，如果代替圆柱几何体、改 用更等温的凸起几何体，这些旨在到一种解决方案的已确立的方 法失败。这将被理解为指具有圆角地放电容器，这种放电容器具有 直的中心部分或椭圆形的体积。这个圆角(rounding)可以是圆形 的、椭圆形的或某些另外的形状。当使用用于中性白发光(即大 约4000至4900K的温)的填充物时，这个问题尤其显著。

因此，按照本发明，内部轮廓在形式上为具有圆头的凸起，同 时放电容器容纳了包含起动气体、优选地是比如惰性气体、水银和 金属卤化物的填充物，金属卤化物包含两组，即第一组由发射体组 成以及第二组由润湿剂组成，并且其中第二组至少包含Mg和Yb的 卤化物中之一，第二组这些成分的比例占到至少15mol％，可选择卤 化钙为第二组的附加成分，在这种情形中，整个第二组的比例占金 属卤化物的至多55mol％。

尤其优选地是，添加Yb的卤化物，特别是以10-60mol％的比例， 优选地是以15-45mol％的比例添加。特别是，Yb的份数，优选地多 达50％，可由Mg的卤化物代替。在本说明书中，适当的卤素优选地 是碘，但是溴可能也是适当的，尤其是作为代替碘的份数，优选地 多达30％。

在电子镇流器或传统镇流器的情况下，可实施操作。

具有凸起陶瓷燃烧器、特别是设置了中性白发光(NDL、一 般为4000至4900K)的金属卤化物灯需要在金属卤化物熔体中具有 相对高比例的RE碘化物。RE在这里代表稀土族元素。术语“燃烧 器”指放电容器。

因此，在灯的照明时间和使用寿命范围内，存在有重新启动峰 值电压UI和波峰因数(UIs/UIrms)的增加，这可导致灯的临界状 态和过早破坏直至灯熄灭。

在圆柱式放电容器的情形中，这个问题通常被CaI2的添加所补 救，这本身是已知的。然而，已经显现出，金属卤化物熔体的湿润 特性明显改变了至少20mol％以上、特别是25mol％的典型的CaI2浓 度，因为在工作状态下，增加了灯部件上熔体的湿润角。

在具有大功率密度的灯的情形中，作为放电容器内壁上填充物 润湿的波动范围的结果，变更的填充物润湿导致相对较高的所期望 温的个别散射。在本说明书中，功率密度P将被理解成指W每单 位面积S(以mm2计)的灯的功率P，内部和外部功率密度Pin＝P/Sin 以及Pout＝P/Sout(其中S分别表示放电容器内部(in)和外部(out) 的表面面积)之间存在着差异，并且在电极后部空间内的内部和外 部表面eo_back(eo_back：＝电极端后面的内部和外部的整个空间 或燃烧器范围，包括关于管颈区域的毛细管)与放电容器的整个表 面面积之间的典型的表面面积比率存在着差异(S inter_deo/Si_tot；So，back_deo/Si_tot)，具有半球端面形状的 凸起灯的情形通常是这样的。

两种形状的典型比率在下面的表1中被解释：

不同的表面面积比率基本上是造成区分由辐射传输以及内壁和 放电容器的外壁到环境之间的热传导所传输的功率的主要原因，由 于这些不同的表面面积比率，在凸起式放电容器的情形下可形成非 常均匀的温度分布。

例如，使用圆柱几何体时，外部表面面积与内部表面面积的比 率通常在1.6至2.0之间(在表1中该比率为1.8)；而使用凸起几 何体时，这个比率通常只在1.0至1.35之间(在表1中为1.16)。 可比的功率级之间的差异通常为50％(在表1中为55％)。此外，位 于电极端后部的内部表面面积与位于电极之间的内部表面面积的比 率在圆柱几何体的情形下是0.95，但在凸起几何体的情形下仅有 0.7，即在圆柱几何体情形下要大35％。位于电极后部的外部表面面 积Sback与位于电极之间的外部表面面积Seo的比率在圆柱几何体 的情形下是1.78，但在凸起几何体的情形下仅有0.77，即在圆柱 几何体情形下要大131％。

这是在某些环境下的结果，如果超过了所定义的金属卤化物填 充物的湿润角，则会发生填进燃烧器内部的填充物的升压分布。导 致温的个别散射增加并因此导致电特征变量中相应的散射。

温的个别散射现在通过变更的填充物合成物而被减少，以便 在电极后部空间的放电容器内壁上产生所定义的填充物湿润度。同 时，电灯数据(如重新起动峰值和波峰因数)结果是与具有高CaI2 份数的填充物相匹配(RE碘化物的低活动性)。

温的典型目标数据是比如4000-4400K。新颖的填充物减少了 温中的散射，同时轻微地偏离了CIE图表中的普朗克轨迹 (Planckian locus)并具有较低的波峰因数。

对于温为Tn和波峰因数为Cr，在经过10h的照明时间后， 可接受的变化范围δ为

δTn≤±75K，Cr＝UIs/UIrms＜1.9

为了设置NDL温而在金属卤化物熔体中添加的CaI2通常为 40-50mol％，从而降低了三价RE碘化物的活动性，在照明时间和使 用寿命范围内可导致带有灯成分的RE卤化物反应速率下降并因此 限制了游离碘的形成。这又会限制重新起动峰值电压和波峰因数的 增加。

为了取得与凸起放电容器可比较的结果，在填充物中，按照本 发明的金属卤化物添加剂可被CaI2的比例所代替，而没有改变RE 卤化物浓度的主要份数以及其中的化学活动性。结果是湿润度发生 变化，产生所定义的灯的电极后部空间内的填充物分布，在设置 温时发生较低的个别散射。

已经发现，Yb以及如果适当的话还有Mg(优选地是MgI2和YbI2) 的二价金属卤化物成分，是完全或部分适合的，但是至少是在总填 充物中达到20mol％的程度并因此达到CaI2摩尔量的20/45，以发挥 CaI2作用的。

优选地是使用数量为20-25mol％的YbI2同时维持20-25mol％的 CaI2或者同时使用Mg和Yb的卤化物，以这样的一种方式，尤其是 使用碘化物MgI2和YbI2时，MgI2+YbI2的总量构成了金属卤化物的 至少20mol％的比例，尤其是20-35mol％的比例，并且连同CaI2一起 构成金属卤化物的总填充物的40-50mol％的总比例。

附图说明

在下文中，以若干示范实施例为基础将对本发明进行详细说 明。在附图中：

图1示出的是高压灯的放电容器的示意图；

图2示出的是特别适合的凸起式放电容器；

图3示出的是凸起式放电容器的内部和外部表面面积；

图4示出的是圆柱式放电容器的内部和外部表面面积。

具体实施方式

图1示出的是具有由硬质玻璃或石英玻璃制成的外部灯泡1的 金属卤化物灯，该金属卤化物灯具有纵轴并且在一侧被熔接板 (fused-in)2封闭。在熔接板2处，两个供电导体通向外面(图 中未示出)。它们终止于灯帽5。由Al2O3制成的、其两侧被密封并 且包含有金属卤化物的填充物的陶瓷凸起式放电容器10被轴向地 安装在外部灯泡内。

特别是，放电容器10可以是内部球形的或椭圆形的，或者可 以是由于具有在球体半壳之间的短圆柱中央部分而偏离球形几何 体。特别是，它具有如在EP A 841 687中所描述的图2所示的尺 寸。在这种情形中，内壁的轮廓如下：

·其轮廓具有长度为L、内部半径为R的基本笔直的圆柱中央部分 6，以及两个半径相同的基本半球状的端部7，

·圆柱中央部分的长度小于或等于其内部半径：

L≤R，

·放电容器的内部长度大于电极间隙EA至少10％：

2R+L≥1.1EA，

·放电容器的直径(2R)对应于电极间隙EA的至少80％；同时， 它可具有达到电极间隙EA的至多150％的长度：

1.5EA≥2R≥0.8EA。

具体地，在这个例子中，Lcy1＝1mm，L＝15mm和R＝7mm。

外部半径与内部半径之间的比率为Ra/Ri＝7.8/7＝1.11。内部半 径/圆柱长度的比率为Ri/Lcy1＝7/1＝7。电极间隙为9.2mm。

电极3凸出到放电容器中。电极间隙EA和放电容器的长度L 之间的比率为EA/L＝9.2/15＝0.61。

选自惰性气体组成的组中的可引燃气体位于300mbar冷填充物 压力下的放电容器内。放电容器还包含水银和依照下面的表2、由 下列摩尔合成物(mol％)组成的金属卤化物的混合物：

功耗在140至150W的范围内。如果考虑了功率与放电容器的 外部表面面积的比率，则壁负载(wall loading)的比率通常在17.2 至18.45W/cm2的范围内。

如果考虑了功率与放电容器的内部表面面积的比率，则壁负载 的比率通常在21.2至22.75W/cm2的范围内。

这些灯的温在每一种情形下都是近似4200K。

示范的实施例揭示了在温和波峰因数下散射中相当大的减 少。经过100小时照明时间后的评估给出了下列结果：

表3

该表示出了每种情形下的波峰因数Cr及温Tn的平均值和标 准偏差。

在同时与可接收的波峰因数组合的温中的最低散射在示范实 施例2中到，其中66％的CaI2摩尔份数被YbI2所代替(整个混合 物中总计31.2mol％)。

如果CaI2部分地由MgI2所代替，则可获得关于温的射散中 的减少的相似行为。混合物在减少温中的射散时的效果是由氧化 铝陶瓷上的熔化的金属卤化物熔体的湿润角的减少造成的。在具有 MgI2和YbI2的情形下，一旦在金属卤化物熔体中已经添加了至少 15mol％，优选地是20-35mol％，在减少温中射散时的效果变得明 显。比例不应当超过55mol％。

这一点被连系到CaI2的替换，其改进了读出(read)份数并且 一般可在大约40-45mol％的范围内、作为MH填充物的成分、在4000K 的温下呈现。

CaI2可完全或部分地被物质MgI2和YbI2单独地或一起替代、 优选地是碘化钙为大约50-70％的比例。这意味着在具有由金属卤化 物DyI3、HoI3、TmI3中至少一种组成的15-25mol％的典型含量的填 充物中取得了最佳状态，并且意味着由MgI2和YbI2构成的润湿剂 的组的比例在整个混合物中应当处于15-55mol％的范围内，可选择 地包括CaI2，优选地是处于15-35mol％的范围内。

图3和4示出的是凸起式放电容器(11)和圆柱式放电容器(12) 之间的、关于内部和外部表面面积的比较。实线表示外部表面，虚 线表示内部表面。内部和外部表面面积轮廓的说明以从灯的中心(x 位置为0)到毛细管末端(x位置为23)(在每种情形下的图上部) 的对称整体为基础。在每种情形下的图下部示出的是放电容器的凸 起和圆柱几何体的内部和外部轮廓的例子。

可以看到，在凸起式放电容器的情形下，在完整的内部表面面 积(i)和外部表面面积(a)之间存在有平滑关系，并且这两部分 是紧密相关的。在圆柱式放电容器的情形下，关系包括突跳，不可 能总是被区分并且关系发生改变。特别是，内部表面面积甚至可以 暂时大于外部表面面积。